콜레라균

콜레라균(국문) Vibrio cholerae(영문)

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V. cholerae는 콜레라를 일으키는 원인균으로 통성 혐기성이며 운동성이 매우 높다. 주로 강과 바다가 만나는 지역에서 많이 서식하고 있으며, 수도 시설이 낙후된 지역에서 오염된 물을 마심으로써 감염이 일어나게 된다. 통성 혐기성 세균이며 하나의 편모(flagellum)와 선모(pili)를 가지고있다(그림1). V. cholerae는 소장의 미세융모에 부착 및 증식과 함께 병독성 인자인 콜레라 독소(Cholera toxin)를 생산하는데 이로 인해 대량의 설사가 유발된다(그림2). 콜레라의 임상적인 증상은 감염 후 2~3일 정도의 잠복기를 거친 후 구토와 대량의 쌀뜨물 같은 설사를 동반하기 때문에 조기에 치료하지 않으면 탈수나 순환부전으로 인한 쇼크로 사망에 이를 수 있다. 콜레라 치료에는 다량의 포도당과 전해 질이 포함된 oral rehydration solution을 처방하는데, 이는 설사로 인해 잃어버린 수분을 재흡수할 수 있도록 촉진하고, 적절한 항생제의 공동처방으로 치료 효과를 높일 수 있다. 1854년 이탈리아의 해부학자 필리포 파치니(Filippo Pacini)가 콜레라를 유발하는 콜레라균을 분리했다.

콜레라는 2개의 원 모양의 염색체를 가지고있으며 모두 합하면 약 4만개의 염기쌍이고 약 3,885개의 유전자가 존재한다고 추측된다. 콜레라독소 유전자는 콜레라균 유전체에 삽입되어 있는 용원성파지(temperate phage)인 CTXφ에 존재한다. 또한 콜레라독소 유전자는 수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)을 통해 전달될 수 있다. CTXφ(또는 CTXphi)는 콜레라독소 유전자를 가진 실 모양의 박테리오파지이다. 이 CTXφ가 콜레라를 감염시킬 때 자신의 유전자를 염색체에 삽입하고 CTXφ에 감염된 콜레라는 사람을 감염시킬 때 CTXφ의 단백질을 생산하고 세포 용혈(lysis)없이 분비한다. 결국 바이러스의 유전자가 미생물의 유전체에 삽입되어 미생물이 병원성을 갖게 만든다.

콜레라균은 다양한 혈청형이 존재하지만 O1과 O139 혈청형이 콜레라를 일으킨다. 다른 혈청형들은 콜레라독소 유전자에 상관없이 콜레라와 유사한 질병을 일으킨다. 혈청형 O1과 O139만 광범위한 전염병을 일으킨다.

V. cholerae의 cholera toxin(CT)의 결합부는 장내 상피세포 표면에 발현된 ganglioside GM1 receptor에 결합하여 활성부를 장내 상피세포 내부로 유입시킨다(그림3). 활성부는 표적세포 내의 cyclic AMP의 양을 조절하는 GTP-결합 단백질에 ADP-ribosyl기를 부착시킨다. 이에 따른 cylclic AMP의 양적 변화로 인하여 표적세포의 이온농도 조절기능이 상실되고 대량의 수분이 세포에서 외부로 빠져나가게 되어 심각한 설사를 일으킨다.

그림1. 콜레라균의 전자현미경사진 (출처: gettyimages)

그림 2. 콜레라 톡신 (출처 : GettyimagesKorea)

그림3. 콜레라독소의 작용기전 (출처: 한국미생물학회)

이은진/고려대학교 

최경희/원광대학교

1. 한국미생물학회. 미생물학. 2017.

2. 'Laboratory Methods for the Diagnosis of Vibrio cholerae' (PDF). Centre for Disease Control. Retrieved 29 October 2013.

3. Filippo Pacini (1854) 'Osservazioni microscopiche e deduzioni patologiche sul cholera asiatico' (Microscopic observations and pathological deductions on Asiatic cholera), Gazzetta by tiadwe Medica Italiana: Toscana, 2nd series, 4 (50) : 397-401 ; 4 (51) : 405-412. The term 'vibrio cholera' appears on page 411.

4. Howard-Jones, N (1984). 'Robert Koch and the cholera vibrio: a centenary'. BMJ. 288 (6414): 379–81. PMC 1444283 Freely accessible. PMID 6419937. doi: 10.1136/bmj.288.6414.379.

5. Davis, B; Waldor, M. K. (February 2003). 'Filamentous phages linked to virulence of Vibrio cholerae'. Current Opinion in Microbiology. 6 (1): 35–42. PMID 12615217. doi: 10.1016/S1369-5274(02)00005-X.

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